本發(fā)明涉及一種分段進(jìn)水A2/O工藝強(qiáng)化生物脫氮除磷的方法，屬于污水處理領(lǐng)域，適用于城市污水深度脫氮、利于水廠節(jié)能降耗。
背景技術(shù)：
由于化糞池技術(shù)的使用，使城鎮(zhèn)污水C/N比相對較低，厭氧釋磷和反硝化脫氮的碳源不足，大多數(shù)城市污水處理廠不能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵在于出水TN無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
厭氧氨氧化技術(shù)作為新興的生物脫氮技術(shù)，正越來越受到大家的關(guān)注。雖然厭氧氨氧化已經(jīng)成功應(yīng)用于高氨氮廢水，但城市污水中應(yīng)用厭氧氨氧化技術(shù)還有很大的空間，成功應(yīng)用于污水處理廠必將對節(jié)能降耗有重要意義。厭氧氨氧化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)與傳統(tǒng)工藝相比，節(jié)約60％的動力費(fèi)用消耗；(2)自養(yǎng)脫氮，以二氧化碳為無機(jī)碳源，不產(chǎn)生N2O，減少溫室氣體排放；(3)無需外加碳源，節(jié)約成本，并降低二次污染的風(fēng)險；(4)污泥產(chǎn)率低，降低了污泥處理處置費(fèi)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一種分段進(jìn)水A2/O工藝強(qiáng)化生物脫氮除磷的裝置，其特征在于：所用裝置包括原水箱(1)、分段進(jìn)水A2/O池(6)、二沉池(14)；分段進(jìn)水A2/O池(6)包括依次相互連接的厭氧區(qū)(8)、第一缺氧區(qū)(9)、第一好氧區(qū)(10)、第二缺氧區(qū)(11)和第二好氧區(qū)(12)，原水箱(1)經(jīng)由進(jìn)水泵(2)分別與厭氧區(qū)(8)、第二缺氧區(qū)(11)連接，第二好氧區(qū)(12)與二沉池(14)通過管道(13)連接；二沉池污泥回流和排泥分別通過污泥回流控制閘閥(23)、污泥排泥閘閥(24)控制，污泥回流至首段厭氧區(qū)(8)，硝化液經(jīng)回流泵(21)回流到第一缺氧段(9)；第一好氧區(qū)(10)、第二好氧區(qū)(12)的曝氣量通過鼓風(fēng)機(jī)(20)、電磁閥(18)、轉(zhuǎn)子流量計(19)控制，并經(jīng)微孔曝氣頭(17)曝氣；第一缺氧區(qū)(9)和第二缺氧區(qū)(11)掛有填料(16)，均采用直徑為25mm的聚乙烯填料，填充比為25％-30％；厭氧區(qū)(8)、第一缺氧區(qū)(9)、第二缺氧區(qū)(11)內(nèi)安裝攪拌器(7)。
一種分段進(jìn)水A2/O工藝強(qiáng)化生物脫氮除磷的方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)原水由原水箱(1)經(jīng)進(jìn)水泵(2)進(jìn)入分段進(jìn)水A2/O池(6)，經(jīng)進(jìn)水干管(3)和第一進(jìn)水控制閘閥(4)、第二進(jìn)水控制閥(5)分別進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)(8)和第二缺氧區(qū)(11)，兩段進(jìn)水占原水總體積的分別為60％，40％；好氧區(qū)(12)的硝化液經(jīng)回流泵(21)回流到第一缺氧區(qū)(9)，進(jìn)行短程反硝化厭氧氨氧化脫氮，來自二沉池(14)的污泥通過回流泵(22)被回流到厭氧區(qū)(8)，反硝化菌利用原水中的碳源進(jìn)行反硝化，同時聚磷菌在厭氧區(qū)(8)內(nèi)利用原水中提供的揮發(fā)性脂肪酸合成內(nèi)碳源，同時釋磷。
2)混合液從厭氧區(qū)(8)進(jìn)入第一缺氧區(qū)(9)，此時低C/N比下，利用原水中的部分COD使硝化液回流中的硝態(tài)氮發(fā)生短程反硝化反應(yīng)產(chǎn)生亞硝態(tài)氮，為填料上的厭氧氨氧化菌提供底物亞硝態(tài)氮，并利用進(jìn)水氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮；原水中COD在第一缺氧區(qū)(9)內(nèi)幾乎消耗完全。
3)混合液從第一缺氧區(qū)(9)流入第一好氧區(qū)(10)，在好養(yǎng)條件下發(fā)生反應(yīng)，聚磷菌以PHAs為電子供體，以氧氣為電子受體，進(jìn)行好氧吸磷，去除混合液中剩余的磷；同時發(fā)生半短程硝化反應(yīng)(即部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮)，氨氧化菌AOB在好氧條件下將部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，為厭氧氨氧化反應(yīng)提供限制性底物。
4)含亞硝酸態(tài)氮和部分氨氮的混合液由第一好氧區(qū)(10)流入第二缺氧區(qū)(11)，該缺氧區(qū)懸浮填料上的厭氧氨氧化菌利用40％進(jìn)水中的氨氮和和第一好氧區(qū)(10)剩余的氨氮與第一好氧區(qū)(10)產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮，并發(fā)生以亞硝為底物的反硝化脫氮。
5)混合液從第二缺氧區(qū)(11)流入第二好氧區(qū)(12)，在第二好氧區(qū)(12)中發(fā)生好氧吸磷反應(yīng)和全程硝化反應(yīng)，并將第二缺氧區(qū)(11)沒反應(yīng)完的亞硝態(tài)氮氧化為硝氮。
6)混合液從第二好氧區(qū)(12)經(jīng)出水管(13)進(jìn)入二沉池(14)，停留時間2-3h，從而實(shí)現(xiàn)泥水分離，回流污泥經(jīng)回流泵(22)打回到厭氧區(qū)(8)首段，硝化液經(jīng)回流泵(21)打回到第一缺氧區(qū)(9)；出水通過溢流堰經(jīng)出水口(15)排放。
在分段進(jìn)水A2/O工藝中，厭氧區(qū)(8)的功能主要是厭氧釋磷和利用污泥回流中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化脫氮，第一缺氧區(qū)(9)的主要功能是利用硝化液回流中的硝態(tài)氮進(jìn)行短程反硝化厭氧氨氧化脫氮，第二缺氧區(qū)(11)的主要功能是進(jìn)行以亞硝為底物的反硝化脫氮及厭氧氨氧化脫氮，儲存小分子有機(jī)物發(fā)生釋磷，第一好氧區(qū)(10)的功能是去除混合液中的COD、好氧吸磷、進(jìn)行半短程硝化反應(yīng)(即部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮)，第二好氧區(qū)(12)的功能是去除混合液的COD、好氧吸磷、進(jìn)行全程硝化反應(yīng)；本方法需控制原水C/N比和缺氧區(qū)的平均水力停留時間HRT來實(shí)現(xiàn)第一缺氧區(qū)(9)短程反硝化厭氧氨氧化，形成亞硝的積累，為厭氧氨氧化菌提供反應(yīng)底物；控制第一好氧區(qū)(10)的溶解氧來實(shí)現(xiàn)半短程硝化，為第二缺氧區(qū)(11)實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化提供限制性底物亞硝態(tài)氮；在第一缺氧區(qū)(9)、第二缺氧區(qū)(11)投加直徑25mm聚乙烯填料為厭氧氨氧化菌提供生長載體，改變分段進(jìn)水A2/O工藝中缺氧區(qū)的功能：第一缺氧區(qū)(9)利用回流的硝態(tài)氮進(jìn)行短程反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)，原水中提供厭氧氨氧化所需的氨氮，第一缺氧區(qū)(9)懸浮填料上的厭氧氨氧化菌利用氨氮和亞硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮；第二缺氧區(qū)(11)發(fā)生以亞硝為底物的反硝化反應(yīng)以及厭氧氨氧化反應(yīng)，半短程硝化所剩余氨氮與第二段所進(jìn)原水中提供所需氨氮，第一好氧區(qū)(10)發(fā)生半短程硝化反應(yīng)(即部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮)提供亞硝態(tài)氮和部分氨氮給第二缺氧區(qū)(11)，該缺氧區(qū)內(nèi)懸浮填料上的厭氧氨氧化菌利用氨氮和亞硝態(tài)氮發(fā)生厭氧氨氧化脫氮，最終實(shí)現(xiàn)市政污水的脫氮除磷。
一種分段進(jìn)水A2/O工藝強(qiáng)化生物脫氮除磷的裝置與方法，與A2/O工藝相比具有以下優(yōu)勢：1)節(jié)省曝氣量，節(jié)省碳源投加量；2)短程硝化厭氧氨氧化、短程反硝化厭氧氨氧化反應(yīng)過程為部分自養(yǎng)脫氮，所以污泥產(chǎn)量會有所降低，有利于降低污泥處置費(fèi)用，節(jié)能降耗。
附圖說明
圖1為一種分段進(jìn)水A2/O工藝強(qiáng)化生物脫氮除磷的裝置。
圖1中：1-原水箱；2-進(jìn)水泵；3-進(jìn)水干管；4-第一進(jìn)水控制閘閥；5-第二進(jìn)水控制閘閥；6-分段進(jìn)水A2/O；7-攪拌器；8-厭氧區(qū)；9-第一缺氧區(qū)；10-第一好氧區(qū)；11-第二缺氧區(qū)；12-第二好氧區(qū)；13-出水管；14-二沉池；15-出水口；16-聚乙烯懸浮填料；17-微孔曝氣頭；18-電磁閥；19-轉(zhuǎn)子流量計；20-鼓風(fēng)機(jī)；21-硝化液回流泵；22-污泥回流泵；23-污泥回流控制閘閥；24-污泥排泥閘閥。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案：
1)原水由原水箱(1)經(jīng)進(jìn)水泵(2)進(jìn)入分段進(jìn)水A2/O池(6)，經(jīng)進(jìn)水干管(3)和控制閘閥(4)(5)分別進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)(8)和第二缺氧區(qū)(11)，兩段進(jìn)水占原水總量的體積分別為60％，40％；好氧區(qū)(12)的硝化液經(jīng)回流泵(21)回流到第一缺氧區(qū)(9)，進(jìn)行短程反硝化厭氧氨氧化脫氮，來自二沉池(14)的污泥通過回流泵(22)被回流到厭氧區(qū)(8)，反硝化菌利用原水中的碳源進(jìn)行反硝化，同時聚磷菌在厭氧區(qū)(8)內(nèi)利用原水中提供的揮發(fā)性脂肪酸合成內(nèi)碳源，同時釋磷。
2)混合液從厭氧區(qū)(8)進(jìn)入第一缺氧區(qū)(9)，此時低C/N比下，利用原水中的部分COD使硝化液回流中的硝態(tài)氮發(fā)生短程反硝化反應(yīng)產(chǎn)生亞硝態(tài)氮，為填料上的厭氧氨氧化菌提供底物亞硝態(tài)氮，并利用進(jìn)水氨氮進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮；原水中COD在第一缺氧區(qū)(9)內(nèi)幾乎消耗完全。
3)混合液從第一缺氧區(qū)(9)流入第一好氧區(qū)(10)，在好養(yǎng)條件下發(fā)生反應(yīng)，聚磷菌以PHAs為電子供體，以氧氣為電子受體，進(jìn)行好氧吸磷，去除混合液中剩余的磷；同時發(fā)生半短程硝化反應(yīng)(即部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮)，氨氧化菌AOB在好氧條件下將部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，為厭氧氨氧化反應(yīng)提供底物。
4)含亞硝酸態(tài)氮和部分氨氮的混合液由第一好氧區(qū)(10)流入第二缺氧區(qū)(11)，該缺氧區(qū)懸浮填料上的厭氧氨氧化菌利用40％進(jìn)水中的氨氮和和第一好氧區(qū)(10)剩余的氨氮與第一好氧區(qū)(10)產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧氨氧化脫氮，并發(fā)生以亞硝為底物的反硝化脫氮。
5)混合液從第二缺氧區(qū)(11)流入第二好氧區(qū)(12)，在第二好氧區(qū)(12)中發(fā)生好氧吸磷反應(yīng)和全程硝化反應(yīng)，并將第二缺氧區(qū)(11)沒反應(yīng)完的亞硝態(tài)氮氧化為硝氮。
6)混合液從第二好氧區(qū)(12)經(jīng)出水管(13)進(jìn)入二沉池(14)，停留時間2-3h，從而實(shí)現(xiàn)泥水分離，回流污泥經(jīng)回流泵(22)打回到厭氧區(qū)(8)首段，硝化液經(jīng)回流泵(21)打回到第一缺氧區(qū)(9)；出水通過溢流堰經(jīng)出水口(15)排放。
具體操作如下：
1)系統(tǒng)啟動：接種城市污水處理廠二沉池回流污泥投加至分段進(jìn)水A2/O池(6)中，并培養(yǎng)使污泥濃度達(dá)到3500mg/L，再接種掛好厭氧氨氧化生物膜的聚乙烯填料至分段進(jìn)水A2/O池(6)中的第一缺氧區(qū)(9)和第二缺氧區(qū)(11)中，填充比為25％。
2)運(yùn)行操作：控制污泥回流比在100％；控制電磁閥(18)的開啟和轉(zhuǎn)子流量計(19)調(diào)控好氧區(qū)的充氧量，控制第一好氧區(qū)(10)的溶解氧濃度為0.5～1.0mg/L，第二好氧區(qū)(12)的溶解氧濃度為2.0～4.0mg/L；兩處進(jìn)水分別占原水總體積的60％、40％；分段進(jìn)水A2/O池(6)的平均水力停留時間HRT控制在11h，HRT厭氧、HRT缺氧、HRT好氧分別為1h、4h、6h；通過污泥排放閘閥(24)控制剩余污泥排放，控制反應(yīng)器中絮體污泥的污泥齡在14d。
3)試驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，出水COD濃度為10～49mg/L，NH4+-N濃度為0～2mg/L，NO3--N濃度為0～10mg/L，TN濃度為7～12mg/L。